Tenkovrstvý tranzistor: Struktura, práce, výrobní proces, způsob připojení a jeho aplikace

RCA (Radio Corporation of America) strávila mnoho let experimentováním a vývojem tranzistorů. Ačkoli první patent na tenkou vrstvu vyvinul v roce 1957 člen RCA, jmenovitě John Wallmar v roce 1957. Poté se v roce 1962 objevila řada vývojů v oblasti mikroelektroniky a polovodičů, TFT neboli Thin Film Transistor. TFT se používá v displeje s tekutými krystaly pro zlepšení kvality obrazu, jako je kontrast a adresovatelnost. TFT je vylepšená verze MOSFET protože používá tenké vrstvy. Tento článek pojednává o úvodu do a tenkovrstvý tranzistor nebo TFT – práce s aplikacemi.

Co je tenkovrstvý tranzistor?

Definice tenkovrstvého tranzistoru je; typ FET nebo tranzistoru s efektem pole, který se používá v každém jednotlivém pixelu LCD ( displej z tekutých krystalů ) pro zobrazení informací na obrazovce s vysokým kontrastem, vysokým jasem a vysokou rychlostí. Symbol tenkovrstvého tranzistoru je zobrazen níže.

Princip fungování tenkovrstvého tranzistoru

Tyto tenkovrstvé tranzistory fungují jako samostatný spínač, který umožňuje pixelům velmi rychle upravit polohu, aby se zapínaly a vypínaly mnohem rychleji. Tyto tranzistory jsou aktivní prvky v LCD, které jsou uspořádány v maticové formě, takže LCD může zobrazovat informace. Používají se v komerčních zobrazovacích aplikacích, jako jsou digitální radiografické detektory, průhledové displeje a mnoho dalších.

Tenkovrstvá tranzistorová struktura

TFT je speciální typ tranzistoru s efektem pole, který se vyrábí jednoduchým nanášením tenkých filmů aktivní polovodičové vrstvy, dielektrické vrstvy a vrstvy hradlové elektrody na pružný materiál známý jako substrát. Struktura tenkovrstvého tranzistoru je uvedena níže.

TFT obsahuje různé vrstvy, které jsou vyrobeny z různých materiálů. Takže materiály použité v každé vrstvě jsou diskutovány níže.

První vrstva TFT je flexibilní substrát, který je vyroben ze skla o tloušťce malého mikrometru, kovů a polymerů, jako je polyethylenterapalát. Tato vrstva funguje jako základ, kde je konstruováno elektronické zařízení.

Druhá vrstva je hradlová elektroda, která je vyrobena z hliníku, zlata nebo chrómu podle aplikace. Tato hradlová elektroda poskytuje signál do tenkovrstvého polovodiče, který spouští kontakt mezi zdrojem a kolektorem.

Třetí vrstva je izolátor, který se používá k zamezení elektrického zkratu mezi dvěma vrstvami, jako je polovodičová vrstva a hradlová elektroda.

Čtvrtá vrstva je vrstva elektrody, která je vyrobena z různých vodičů, jako je stříbro, chrom hliník nebo zlato, a je jednoduše nanesena na polovodivé povrchy. Dokonce i pro vodivý povlak zdrojových a odvodňovacích elektrod se používá oxid india a cínu (ITO). Celé zařízení je zapouzdřeno v keramickém nebo polymerním materiálu.

Proces výroby tenkých tranzistorů

Různé vrstvy výroby TFT jsou diskutovány níže.

• Nejprve se materiál substrátu chemicky očistí požadovanou kyselinou nebo zásadou, aby se odstranily všechny kontejnmenty, které se drží na jeho povrchu.
• Poté jsou elektrody s kovovým hradlem jednoduše naneseny na substrát procesem tepelného odpařování. Keramické/polymerové elektrody jsou nanášeny inkoustovým tiskem/potahováním ponorem.
• Izolační povlaky se jednoduše nanesou na bránu pomocí procesů chemického nanášení z plynné fáze (CVD) nebo plazmového nanášení pomocí chemického nanášení z plynné fáze (PECVD).
• Polovodičové vrstvy jsou jednoduše naneseny ponorným povlakem, pokud se jedná o sprej nebo polymerní povlak. Zdroj i odvod jsou podobné postupu hradlové elektrody – nanášení/potahování nebo tepelné odpařování podle požadavků vhodných vrstev masky.

Jak připojit tenkovrstvý tranzistor?

Schéma zapojení tenkovrstvého tranzistoru je uvedeno níže. Tento příklad používá polovodičový materiál typu p. Pokud používá materiál typu n, pak budou polarity opačné. Tranzistor funguje, když je tranzistor předpětí přivedením záporného napětí mezi kontakty kolektoru a zdroje (VDS).

Když je tranzistor vypnutý, mezi kontakty zdroje a kolektoru se nebude hromadit žádný náboj. Mezi kontakty zdroje a odvodu tedy nemůže protékat žádný proud. Pro zapnutí tranzistoru se na svorku brány (VGS) přivede záporné předpětí. Takže nosiče náboje, jako jsou díry v polovodičích, se budou hromadit v izolaci brány, aby vytvořily kanál, který umožňuje proudu (ID) proudit z odtoku ke zdroji.

Rozdíl černobílý tenký filmový tranzistor a mosfet

Rozdíl mezi tenkovrstvými tranzistory a mosfety zahrnuje následující.

Jak se tenkovrstvý tranzistor liší od normálního tranzistoru?

Tenkovrstvý tranzistor se liší od normálního tranzistoru, protože; většina normálních tranzistorů je vyrobena z velmi čistého Si (křemík) a Ge (germanium) a někdy se používají i jiné polovodičové materiály. Tenkovrstvé tranzistory (TFT) jsou vyrobeny z různých druhů polovodičových materiálů, jako je křemík, oxid zinečnatý nebo selenid kadmia. TFT obsahuje tři terminály, jako je zdroj, hradlo a kolektor, zatímco normální tranzistor obsahuje bázi, emitor a kolektor.

Tyto tranzistory fungují jako spínače tím, že umožňují pixelům rychle upravit stav, aby se velmi rychle zapínaly a vypínaly. Normální tranzistor funguje jako spínač nebo zesilovač.

Výhody a nevýhody

The výhody tenkovrstvých tranzistorů zahrnout následující.

• Spotřebovávají méně energie.
• Mají rychlejší reakční dobu.
• TFT hrají klíčovou roli v průmyslu digitálních displejů.
• Tenký film tranzistory jsou klíčové prvky flexibilní elektroniky, které jsou implementovány na ekonomických substrátech
• Mají rychlou, vyšší a přesnou míru odezvy.
• Displeje založené na TFT mají ostrou viditelnost.
• Fyzické provedení displejů na bázi TFT je vynikající.
• Snižuje únavu očí.

The nevýhody tenkovrstvých tranzistorů zahrnout následující.

• Jsou závislé na podsvícení, aby poskytovalo jas místo generování vlastního světla, takže potřebují ve svém uspořádání podsvícení vestavěné LED.
• Omezená použitelnost kvůli skleněnému obložení.
• Moduly TFT lze číst pouze tehdy, když LED diody svítí.
• TFT může velmi rychle vybít baterii.
• TFT LCD jsou drahé ve srovnání s typickými monochromatickými displeji.

Aplikace

The aplikace tenkovrstvých tranzistorů zahrnout následující.

• Tenkovrstvý tranzistor je široce používán v chytrých telefonech, počítačích, plochých displejích, osobních digitálních asistentech a videoherních systémech.
• Nejznámější tenkovrstvá tranzistorová aplikace je v TFT LCD,
• Tyto tranzistory hrají významnou roli v současné chemii materiálů a digitálních displejích.
• TFT se používají v řadě zahraničních aplikací, jako jsou organické LED diody, ploché panely a další elektronická zařízení.
• TFT se široce používají jako senzory v detektorech rentgenového záření.
• Zařízení TFT se nacházejí v různých aplikacích snímání.
• TFT LCD se používají ve videoherních systémech, projektorech, navigačních systémech, kapesních zařízeních, televizorech, osobních digitálních asistentech a přístrojových deskách v automobilech.

Tedy, toto je přehled tenkovrstvého tranzistoru nebo TFT, který hraje významnou roli v současných digitálních displejích. Ty jsou vylepšeny oproti konvenčním MOSFETům, takže nabízejí rychlou odezvu a jsou také schopné udržet elektrický náboj. Ty mají širokou škálu aplikací v LCD a v současné době se výzkumníci soustředí na vývoj nových typů tenkovrstvých tranzistorových zařízení. Zde je pro vás otázka, co je FET?